Next Generation Multimode

Transkript

1 P R Ä S E N T I E R T Next Generation Multimode Was kann OM4 leisten und was bringt es? Ein Beitrag von Zoran Borcic Produkt Manager Copper Data EMEA Draka Communications Tech Forum Wien Verkabelung/Netzwerk- und RZ-Infrastruktur 2 1

2 Agenda Wer braucht Next Generation Ethernet? OM3: die Multimode LWL-Lösungen für 10GbE Existierende MM-PMDs nach IEEE802.3ba OM4 kombiniert mit heutigen VCSEL Transceivern Was macht ein Rechenzentrum migrationsfähig? Empfehlungen für eine OM4 basierende RZ- Infrastruktur 3 Wer braucht Next Generation Ethernet? x86 Server Forecast und Lebenszyklen der Schnittstellen Data Source: Intel 2007 Jahr der Standardisierung Intel's view of server forecast by Ethernet connection type (IEEE802.3HSSG tutorial) 10 year transition for 1G Ethernet 5 years for 10GBE 5 years for 40GBE Standards fördern die Port-Shipments / Server Units LWL- Installation findet zwischen der Standardisierung und Port-Shipments statt 4 2

3 Wer braucht Next Generation Ethernet? Kontinuierlicher Multimodefaseranstieg Weltweit! Volume (kkm) World Multimode Consumption by Region 4,000 Emerging Markets Asia Pacific 3,500 Eastern Europe Western Europe North America 3,000 2,500 2,000 1, CAGR* =4% 2009 Marktrückgang wegen der Weltwirtschaftskrise Erwarteter Marktanstieg bei 4% CAGR Entwickelungsregionen fördern das Wachstum Data Source: CRU , Data Source: CRU 2009 *CAGR = Compound Annual Growth Rate 5 Wer braucht Next Generation Ethernet? Wachstumstreiber; laseroptimierte Multimodefaser! Worldwide Annual Percentage of MMF by Fiber Type 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% OM4 OM3 OM2 OM1 20% 10% 0% Data Source: CRU

4 Wer braucht Next Generation Ethernet? Entwicklung von Multimode Faserarten in Verbindung mit Kosten/Port M.km 2,5 Yearly demand per MMF type /port 600 Cost of FC ports 2,0 1,5 1,0 0,5 0, OM-1 ( 62.5 µm ) OM OM KMI Source:Gartner G 2G G /10G GbE standard Multimode Faser Nachfrage bestimmt durch 2 Schlüsselfaktoren: - Steigende Bandbreitennachfrage ziehen Hochperformante Fasern nach sich (OM3/OM4) - Sinkende Kosten für schnellere Systeme fördern die Entwicklung von 10G und mehr! 7 Wer braucht Next Generation Ethernet? EN : RZ-Verkabelungsstruktur ENI 1:5 1:15 MD ZD LDP (optional) EO Equipment ENI network access cabling subsystem main distribution cabling subsystem zone distribution cabling subsystem equipment cabling ENI = Equipment Network Interface MD = Main Distributor ZD = Zone Distributor LDP = Local Distribution Point EO = Equipment Outlet 8 4

5 OM3: die Multimode LWL-Lösungen für 10GbE Technologiewandel von LED- zu Laser-Quellen Data rate [Mb/s] M Ethernet Token Ring FDDI 100 M Fast Ethernet ATM 1 G GbE Fiber Channel LEDs Lasers 10 G 10 GbE G FC 4 G FC 8 G FC 100 G GbE 40 G GbE 16 G FC OM1 / OM2 OM3 OM3 / OM4 9 OM3: die Multimode LWL-Lösungen für 10GbE Die Besonderheit von OM3: Laser-geeignetes DMD OM3 wurde bereits 2002 bei TIA und IEC standardisiert OM3 unterstützt 10GBase-SR seriell über OM3 ist definiert durch DMD oder kalkulierte effektive modale Bandbreite (EMBc), wodurch eine EMB von min MHz*km erreicht wird Cladding 50 µm core 25% Inne r Mas Outer k Mask % 10 5

6 OM3: die Multimode LWL-Lösungen für 10GbE Multimode Reichweiten für OM4 Standardisierung ist bei TIA bereits erfolgt und im IEC kürzlich verabschiedet! OM-4 / 50 µm 550 m 4700 MHz.km OM-3 / 50 µm 300 m 2000 MHz.km OM-2 / 50 µm OM-1 / 62.5 µm 82 m 500 MHz.km 33 m 200 MHz.km GbE Anschlussreichweite [m] 11 OM3: die Multimode LWL-Lösungen für 10GbE Stand der OM4 Faser-Standardisierung OM4 Standard wurde in August 2009 in TIA 455 abgeschlossen Publikation Ende 2009 erfogt OM4 Standardisierung in IEC SC86A, WG1 Entwurf verabschiedet, Publikation Mitte 3.Q Definiert durch Diff. Mode Delay (DMD) oder kalkulierte effektive modale Bandbreite (EMBc), wobei beide Verfahren eine EMB von min MHz*km sicherstellen 12 6

7 Existierende MM-PMDs nach IEEE802.3ba 100GBASE-ER4 100GBASE-LR4 100GBASE-SR10 100GBASE-CR10 40GBASE-LR4 40GBASE-SR4 40GBASE-CR4 40GBASE-KR4 4λx25G basiert auf ITU G LAN WDM 4λx25G basiert auf ITU G LAN WDM 10x10G basiert auf 850nm mit 100m OM3 10x10G über 10m Twinax Kabel 4λx10G basiert auf ITU G CWDM 4x10G basiert auf 850nm mit 100m OM3 4x10G über 10m Twinax Kabel 4x10GBASE-KR über 1m Backplane Projekt wurde 6/2010 abgeschlossen Anschlussprojekte werden derzeit beraten 13 Existierende MM-PMDs nach IEEE802.3ba 40GBASE-SR4: MM-LWL Kabel für <100m Realisierung von 100m Reichweite durch Verwendung von OM3 bei 10Gb/s pro Übertragungskanal 40G Implementation = MM-LWL 100G Implementation = MM-LWL Bändchenfaser-Kabel mit MPO Stecker Nachgewiesen reife Steckertechnologie 100m deckt 88% der Distanzen in Unternehmens-RZ ab Abkehr vom Prinzip der strukturierten Verkabelung 14 7

8 Existierende MM-PMDs nach IEEE802.3ba Multimode Lösungen für IEEE 802.3ba 40GBASE und 100GBASE Der Grund für die relativ geringe Systemreichweite: Für 40GBase-SR4 und 100GBase-SR10 werden Transceiver mit schwach spezifizierten VCSEL eingesetzt, die eine größere spektrale Bandbreite haben, als die für 10GBase-SR VCSEL 100 m 150 m /100GbE Anschlussreichweite [m] 15 OM4 kombiniert mit heutigen VCSEL Transceivern Bitfehler-Untersuchung in Zusammenarbeit mit Ziel: 1E-02 BER 1E-03 1E-04 1E-05 1E-06 1E-07 1E-08 1E-09 1E-10 1E-11 Ermittlung der Leistungsdaten von OM4 Fasern in Kombination mit kommerziell verfügbaren 10Gb/s Transceivern MMF 153 MMF 155 MMF 156 MMF 157 spec 1E P rec (dbm) MaxCap-OM4 erfüllt über 550m die 10GBase-SR Spezifikation mit zufällig im Markt gewählten VCSEL transceivern Eine Selektion von OM4 Fasern ist nicht erforderlich Mit Spitzentransceivern wurde sogar eine Reichweite von 750 m realisiert 16 8

9 OM4 kombiniert mit heutigen VCSEL Transceivern CWDMultiplexsysteme profitieren von hoher OM4 Bandbreite OM4 erlaubt die Nutzung des gesamten 1. optischen Fensters von 790nm bis 925nm für hochratige CWDM Übertragung. Für alle Kanäle kann die volle 10Gb/s Kapazität zugesichert werden. 17 OM4 kombiniert mit heutigen VCSEL Transceivern 2*20 Gb/s Konzeptvorschlag von VI-System bei IEEE802.3ba, July

10 OM4 kombiniert mit heutigen VCSEL Transceivern OM4 Fasern schaffen zusätzliche Dämpfungsreserven bei allen Link- Distanzen Alle 850nm PMDs sind durch begrenzte Dämpfungsbudgets gekennzeichnet, die mit steigender Datenrate abnehmen (Grund: inter symbol interference) Im täglichen RZ-Betrieb werden oftmals mehr Verbindungen im Link benötigt, als im ursprünglichen Design eingeplant wurde (z.b. durch später realisierte lokale Unterverteilungen) OM4 erlaubt dank verringerter Inter-Symbol-Interferenz eine höhere Einfügedämpfung als OM3 Somit wird Channel Insertion Loss zu einer kritischen Betriebskenngröße 19 OM4 kombiniert mit heutigen VCSEL Transceivern OM4 Fasern schaffen zusätzliche Dämpfungsreserven bei allen Link- Distanzen OM3 (EMB = Power 2000 penalties MHz.km) vs. distance 8.00 Budget Budget 7.00 Power penalties vs. distance OM4 (EMB = 4700 MHz.km) Ch IL Penalty (db) Mainly due to Pisi Penalty (db) Ch IL Deutlich geringeres Pisi Margengewinn: 1.9 db Pisi central Pmpn Pcross Ptotal Budget Pisi central Pmpn Pcross Ptotal Budget L (km) L (km) Die Systemmarge steigt dank reduziertem Pisi! 20 10

11 OM4 kombiniert mit heutigen VCSEL Transceivern Ausblick: zukünftige wahrscheinliche IEEE802.3 Projekte 100GBase-SR4 4x25G Paralleloptik bei 850nm auf 8xOM4 Rückwärtskompatibel zum Betrieb mit 40GBase-SR4 4x10G Systemwechsel zu 100GbE möglich ohne Kabelwechsel Infrastruktur kann re-kombiniert werden aus der existierenden Verkabelung für 10GBase-SR, falls OM4 eingesetzt wurde Ermöglicht damit die Rückkehr zur strukturierten Verkabelung von RZ- Backbones 40GBase-SR2 2x20G CWDM bei 850nm auf 4xOM4 40GBase-SR 1x40G seriell bei 850nm auf 2xOM4 21 Was macht ein Rechenzentrum migrationsfähig? Warum überhaupt höhere Datenraten (40G/100G) im RZ? Weil andernfalls mehr Verbindungen, Switches und Kabel benötigt werden Adam Bechtel, Yahoo, IEEE 802.3, Jan 2007? 22 11

12 Was macht ein Rechenzentrum migrationsfähig? Was macht ein Rechenzentrum migrationsfähig? RZ-Betreiber fordern: Nachhaltige Vereinfachung des RZ-Betriebs Beginnt mit einem strategischen Kabelmanagement Verkabelung sollte als unabhängige von ihrer kurzfristigen Nutzung und als langfristige Investition betrachtet werden Dieser Aufwand wird belohnt durch: - Verringerte Betriebskosten - Kürzere Ausfallzeiten bei MACs (moves / adds / changes) - Verbesserte Zuverlässigkeit - Reduziertes Risiko von Störfällen 23 Was macht ein Rechenzentrum migrationsfähig? Technologietrend: Biege-unempfindliche Fasern helfen, die Systemmarge existierender und zukünftiger Links zu entlasten Fortschreitender Ausbau der optischen Backbone-Verkabelung im RZ setzt die Installation zunehmend unter mechanischen Stress Dadurch entsteht das Risiko unerwartet auftretender Zusatzdämpfung Biege-unempfindliche Fasern erlauben zudem die Verkleinerung der Anschlusskomponenten, was mit Kostenvorteilen verbunden ist 24 12

13 Was macht ein Rechenzentrum migrationsfähig? Biege-unempfindliche SM Fasern wurden für Anwendungen in Zugangsnetzen (FTTH) entwickelt Das von Draka patentierte Prinzip des optischen Grabens (Ring mit verringertem Brechungsindex) hält das Licht im Innern der Faser und verhindert sein Entweichen in engen Biegungen 2006 Rmin = 7.5mm G.657.A2/B Rmin = 5mm G.657.B3 BIF Technologie ist heute weltweit Standard in FTTH Zugangsnetzen 25 Was macht ein Rechenzentrum migrationsfähig? Biegeunempfindlichkeit hat jetzt auch die MM-Faserwelt erreicht 2010 BI-OM3 / BI-OM4 BI-OM3 / OM4: Die Kombination aus hoher Übertragungsbandbreite und geringer Biegeempfindlichkeit trifft das RZ Anforderungsprofil Prinzip des optischen Grabens konnte sich auch bei MM bewähren Ergebnis: MaxCap-BB-OM3 / OM4 bieten 10-fach verbesserte Biegeeigenschaften verglichen mit Standard MM-LWL 26 13

14 Was macht ein Rechenzentrum migrationsfähig? Typische Biegesituationen und deren Auswirkungen Vier Windungen um einen 4 mm Biegedorn Scharfer 90 Knick Standard OM db Vier Windungen um einen 4 mm Biegedorn Standard OM db Scharfer 90 Knick MaxCap-BB-OM3 0.14dB Anregung gemäß IEC MaxCap-BB-OM3 0.01dB 27 Empfehlungen für eine OM4 basierende RZ-Infrastruktur Weshalb Multimode und nicht Singlemode? Kosten der Strukturierter Verkabelung sind vergleichsweise gering (<5%) bezogen auf die Gesamtkosten für ein Rechenzentrum oder LAN-Netzwerk Sie zahlen geringfügig mehr für das OM-Kabel haben dafür eine erhebliche Ersparnis bei den Transceivern (ca. 25% der Gesamtkosten) Die Kosten für ein installiertes System mit Multimodefasern sind deutlich geringer als mit Singlemodefasern Laseroptimierte Multimodefasern unterstützen folgende Verkabelungslängen (gemäß aktuellen Standards): 10G Dist 40G/100G Dist OM3 300 meters 100 meters OM4 550 meters 150 meters TIA-942 empfiehlt die Nutzung von Laseroptimierten 50 µm Multimodefasern für die Backbone-Verkabelung wegen der Möglichkeit höhere Geschwindigkeiten über längere Distanzen übertragen zu können, sowie der geringeren Systemkosten im Vergleich mit Singlemode-Fasern

15 Empfehlungen für eine OM4 basierende RZ-Infrastruktur Der Weg zu nachhaltiger Vereinfachung des RZ-Betriebs: Modulare OM4-Lichtwellenleitertrunks OM4 ist die weithin akzeptierte NextGen MM Faser Unsicherheiten bei optischen PMDs werden durch flexible Trunklösungen überwunden, weil bei Systemwechseln neu konfiguriert werden kann Einheitliches Design und konsistente Dokumentation dank Vorkonfektion Dadurch deutlich verlängerte Abschreibungszyklen 29 Empfehlungen für eine OM4 basierende RZ-Infrastruktur Auf das Unvermeidbare vorbereitet sein: Implementieren Sie biege-unempfindliche Fasertechnologie Systemmarge wird deutlich erhöht, was die Zuverlässigkeit des Netzes verbessert Verbesserte Flexibilität dank der Möglichkeit weiterer Unterverteiler Generell die bessere Wahl für häufige MACs Erlaubt schlankere Kabeldesigns mit einer Vielzahl von Vorteilen: Geringeres Gewicht Verbesserte Kühlung Reduzierter Carbon Footprint Grünere RZs 30 15

16 Empfehlungen für eine OM4 basierende RZ-Infrastruktur Möglichkeiten, die Ihren Controller begeistern werden Installieren Sie OM4-Trunkkabel jetzt! Es macht Ihre Investitionen zukunftsfähig für kommende Systemwechsel und reduziert dadurch TCO Es reduziert Kosten und Stillstandszeiten durch Verwendung werksseitig vorkonfektionierter Verkabelungslösungen in voller Übereinstimmung mit EN Es vermeidet Störfälle mit unbeabsichtigten Ausfallzeiten durch Einsatz von biege-unempfindlicher Fasertechnologie 31 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Fragen?